NGV-Geonieuws 89

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 Maart 2005, jaargang 7 nr. 6

Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon
Geologisch Instituut, Adam Mickiewicz Universiteit, Poznan (Polen)

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 546 Historische aardbevingen in Zwitserse meerafzettingen terug te vinden
  • 547 Leiden opent faciliteit voor onderzoek van fossiel DNA
  • 548 Aardwetenschappen helpen 100 jaar bij oplossen misdaden
  • 549 Kloof op Mars ruim 6 keer zo diep als de Grand Canyon
  • 550 Microorganismen in barnsteen uit Krijt van Duitsland blijken bacteriën

    << Vorige uitgave: 88 | Volgende uitgave: 90 >>

546 Historische aardbevingen in Zwitserse meerafzettingen terug te vinden
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie ! Klik hier voor alle artikelen over Structurele geologie, (Plaat)tektoniek & Aardbevingen !

Aardbevingen laten niet alleen hun spoor na in de vorm van verwoestingen aan het aardoppervlak en breuken in de ondergrond, maar (vaak) ook in de vorm van verstoringen binnen lagen van onverhard sediment (aan of nabij het aardoppervlak) die daarvoor gevoelig zijn. Dat zijn vaak lagen die met water verzadigd zijn, en die ofwel voornamelijk uit zand bestaan ofwel een hoog percentage silt (deeltjes van 2-64 micron) bevatten.


Verstoring van de sedimenten van de Baldegger See door de aardbeving uit 1601

Dergelijke lagen worden vaak in meren gevormd. Een team van Zwitserse aardwetenschappers is nu nagegaan of historische aardbevingen uit dat land ook in de afzettingen van een aantal meren zijn terug te vinden. Daartoe onderzochten ze zowel met seismiek als aan de hand van boorkernen de sedimenten van vier meren (Sarner See, Lungerer See, Baldegger See en Selisberg See). Met behulp van de seismiek konden ze de ruimtelijke verspreiding van de door aardbevingen vervormde lagen (seismieten) vaststellen. Aan de hand van de boorkernen konden ze nagaan of de als seismieten geïnterpreteerde lagen ook werkelijk de karakteristieken van seismieten hadden.


Seismisch profiel door de Lungerer See met - tussen de witte lijnen - een slumpakket dat het gevolg is van de aardbeving uit 1601

In Zwitserland zijn gedurende historische tijden (de laatste 1000 jaar) vier betrekkelijk grote aardbevingen opgetreden. Deze vonden plaats in 1964 (met een epicentrum bij Alpnach), 1774 (Altdorf), 1601 (Unterwalden) en 1356 (Basel). Seismieten die werden aangetroffen (in de vorm van grote slumppakketten en kleinschalige verstoringen van lagen zoals verwrongen gelaagdheid) kunnen worden gerelateerd aan drie van deze vier aardbevingen. Bovendien kon worden vastgesteld dat de meerafzettingen alleen worden verstoord als de sterkte van de beving ter plaatse niet groter is dan magnitude VI-VII. Deze bevinding maakt het ook mogelijk om op basis van de aard en sterkte van de verstoringen te reconstrueren waar ongeveer het epicentrum van de veroorzakende aardbeving moet hebben gelegen. De zo gereconstrueerde epicentra blijken goed overeen te komen met wat uit historische bronnen bekend is.
De onderzoekers merken op dat de goede overeenkomst tussen de op basis van de seismieten gereconstrueerde aardbevingen en de historische bronnen, aangeeft dat de gevolgde onderzoeksmethode betrouwbaar is. Daarom kunnen met deze methode ook betrouwbaar prehistorische aardbevingen (en hun epicentra) worden gereconstrueerd.

Referenties:
  • Monecke, K., Anselmetti, A., Becker, A., Sturm, M. & Giardini, D., 2005. The record of historic earthquakes in lake sesdiments of central Switzerland. Tectonophysics 394, p. 21-40.

547 Leiden opent faciliteit voor onderzoek van fossiel DNA
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

In Leiden is op 21 februari een laboratorium geopend dat speciaal gericht is op de isolatie van DNA uit resten van fossiele organismen. Dit laboratorium zal ook worden gebruikt om DNA te isoleren van gedroogde planten en opgezette dieren in (museum)collecties. Het laboratorium is een samenwerkingsverband van het Instituut Biologie Leiden, Nationaal Herbarium Nederland, Naturalis en de Faculteit Archeologie van de Universiteit Leiden. Het is gevestigd in de Leidse vestiging van het Nationaal Herbarium Nederland.


Bovenkaken van muizen, zoals deze recente aardmuis Microtus agrestis, zijn geschikt om DNA uit te isoleren

Het gebruik van moleculaire karakteristieken heeft veel bijgedragen aan inzichten in de evolutie van mens, plant en dier. Het grote nadeel was dat de genpatronen geëxtrapoleerd werden uit de genetische informatie van heden ten dage voorkomende organismen en niet uit fossielen of andere overblijfselen. Met de komst van moderne gevoelige technieken (Polymerase Chain Reaction) is het (theoretisch) mogelijk om uitgaande van slechts 1 DNA molecuul het DNA te analyseren. Dat opent de weg om (sterk beschadigd) aDNA (=ancient DNA) te isoleren uit oud materiaal en dit alsnog te gebruiken voor genetische analyses. Deze techniek is al met succes ingezet bij het isoleren van DNA uit uitgestorven organismen zoals de holenbeer en de Tasmaanse wolf, maar ook bij prehistorische mensen (Ötzi; het Tiroler ijslijk; overblijfselen van de Russische familie Romanov). Ook zijn zo gefossiliseerde uitwerpselen (coprolieten) en zelfs oude bodems onderzocht. Afhankelijk van de kwaliteit van het (fossiele) materiaal kan DNA nu worden geïsoleerd uit materiaal tot maximaal 100.000 jaar oud.


Ingang tot de grot van Syrtinskaya (Oeral) waarin muizenkaken van 30.000 jaar oud zijn aangetroffen die op aDNA zullen worden onderzocht

Vervuiling met modern DNA is echter een groot probleem; daarom is een speciaal isolatielaboratorium nodig. Het Leidse aDNA laboratorium zal onder meer werken aan de migratie en rekolonisatie van zoogdieren na de voorlaatste ijstijd van het Pleistoceen, waarin het landijs ook Nederland deels bedekte (Saalien), aan non-destructieve isolatie van DNA uit uniek museummateriaal om verwantschappen te bestuderen, aan de reconstructie van de bestuivingsbiologie van orchideeën, en aan uitwerpselen van dieren om te achterhalen wat ze gegeten hebben.

In Nederland is er grote belangstelling voor de mogelijkheden die aDNA biedt. Momenteel zijn er nog geen laboratoria die speciaal gewijd zijn aan aDNA. Het Leidse laboratorium voorziet daarom in een nationale behoefte. In het buitenland zijn al eerder speciale laboratoria opgericht waar in aDNA-onderzoek uit verschillende disciplines is samengebracht. Een voorbeeld van een dergelijk (zeer succesvol) laboratorium is het Ancient Biomolecules Centre in Oxford. De oprichting van een aDNA-laboratorium in Leiden zal naast het verkrijgen van wetenschappelijke inzichten een belangrijke rol kunnen spelen bij het aDNA-onderzoek in Nederland. Nu al bestaat er vraag vanuit de overheid en musea in Nederland om dergelijk onderzoek uit te voeren.

Referenties:
  • Anonymus, 2005. Leids lab haalt DNA uit uitgestorven organismen. Nieuwsbrief Universiteit Leiden, webpagina www.nieuws.leidenuniv.nl/050215.html.
  • Van Loon, A.J., 1999. A revolution in paleontological taxonomy. Earth-Science Reviews 48, p. 121-126.

Foto’s (van de Faculteit Archeologie) welwillend ter beschikking gesteld door Klaas Vrieling, Universiteit Leiden.

548 Aardwetenschappen helpen 100 jaar bij oplossen misdaden
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Geologie komt soms op een minder aantrekkelijke manier in de belangstelling. Zo is er de laatste jaren een behoorlijk aantal detectiveboeken verschenen waarin aardwetenschappen een belangrijke rol spelen bij een misdaad; of bij het oplossen daarvan. Dat laatste is een tak van de aardwetenschappen (gewoonlijk aangeduid als 'forensische geologie') waar weinigen vanaf weten, ook al zijn er in de afgelopen drie decennia enkele wetenschappelijke boeken over dit onderwerp verschenen. Toch is het dit jaar een eeuw geleden dat Georg Popp als eerste wetenschapper tijdens een proces aardwetenschappelijke (in dit geval: bodemkundige) gegevens aanvoerde waarmee een misdaad kon worden opgelost.

Het gaat bij forensische geologie soms om simpele zaken. Nog maar kort geleden speelde er een zaak waarin stukjes van de witte krijtrotsen in Groot-Brittannië, die werden aangetroffen op de auto van een verdachte werden vergeleken met de rotsen op de plaats waar de lichamen van twee vermoorde personen (Holly Wells en Jessica Chapman) waren gevonden. En vorig jaar werd door John Hunter (Universiteit van Birmingham) nog een groeve 'uitgespit' op zoek naar een vermist persoon. Soms worden er ook geavanceerde geofysische technieken toegepast, zoals radar die in de bodem doordringt (ground-penetrating radar, GPR). Dit gebeurde onder meer om het losgeld terug te vinden dat door Michael Sams, die Stephanie Slater had ontvoerd, in de grond was verborgen. Andere toepassingen van GPR zijn onder meer het opsporen van massagraven (toegepast na de genocide in Rwanda en in Bosnië), het opsporen van landmijnen en wapens voor massavernietiging (Golfoorlog), en het opsporen van illegaal gedumpt en begraven afval.


In een engelse moordzaak werden zandsteenfragmenten (A) van een laars onderzocht. Volgens de verdachte waren die afkomstig van werk uit zijn tuin, maar monsters uit zijn tuin tonen een heel andere zandsteen (B). Zandsteenfragmenten van de plaats waar het slachtoffer werd gevonden stemmen goed overeen met die op de laars (C). De verdachte werd mede op basis van dit bewijsmateriaal veroordeeld

Het gaat bij forensische geologie vooral om het vaststellen van de plaats van de misdaad (of de plaats waar bewijsstukken in de grond zijn verborgen), het reconstrueren van acties (het verslepen van een lichaam), of het vaststellen van de herkomst van bepaalde goederen (een klassiek voorbeeld is het 'terugtraceren' van graniet waarin drugsmokkelaars holtes hebben geboord waarin drugs bij het transport worden verstopt.

Behalve om GPR gaat het bij forensische geologie ook om andere geofysische technieken zoals luchtfotografie in het infrarode en ultraviolette spectrum. Hiermee kunnen onder meer veranderingen in vegetatie (bijv. als gevolg van het illegaal 'aftappen' van waterstromen) worden vastgesteld. Met gammaspectroscopie kan bijv. de aard van begraven wapens worden vastgesteld. De meest voorkomende methoden zijn echter vaak heel simpel. Bij lijken die, verzwaard met een steen, in het water worden gedumpt, kan analyse van de steen helpen vast te stellen waar die vandaan komt. Met modder o0f stof op de kleren van een verdachte of een slachtoffer (of op een gebruikt voertuig) kan een soortgelijke analyse worden uitgevoerd; hierbij kan ook van röntgendiffractie gebruik worden gemaakt. Microfossielen kunnen, net als de petrografie, een duidelijk bewijs leveren voor de herkomst van stenen of modder. Vooral pollenanalyse kan vaak dienen om vast te stellen of een getuigenis over bezochte plaatsen correct is.

Sinds de eerste 'geologische getuigenis' een eeuw geleden, is het belang van forensische geologie alleen maar toegenomen. Toch valt er nog veel te verbeteren. Nog teveel denken rechters dat aan de hand van een steen of wat stof binnen enkele uren kan worden vastgesteld waar het materiaal vandaan komt. Bij het bespreken van de betrouwbaarheid van de interpretaties komt bovendien te vaak naar boven dat juristen geen 'harde' wetenschappers zijn.

Referenties:
  • Ruffell, A. & McKinley, J., 2005. Forensic geoscience: applications of geology, geomorphology and geophysics to criminal investigations. Earth-Science Reviews 69, p. 235-247.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Alistair Ruffell, School of Geography, Queen’s University, Belfast (Noord-Ierland).

549 Kloof op Mars ruim 6 keer zo diep als de Grand Canyon
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie ! Klik hier voor alle artikelen over Geomorfologie !

De fameuze 'Marskanalen' die al eeuwen geleden met telescopen werden ontdekt, maar aan het bestaan waarvan later ook werd getwijfeld, bestaan echt. Diepe kloven zijn duidelijk bij de diverse onbemande vluchten naar Mars gefotografeerd. Naarmate er meer gegevens via dergelijke foto’s beschikbaar komen, rijzen er ook meer vragen over het ontstaan van deze op aarde ongekend grote kloven.


De Valles Marineris

Recent is veel fotomateriaal beschikbaar gekomen dankzij de Hoge-Resolutie Stereo Camera (HRSC) aan boord van de Mars Express, een ruimtevaartuig van het European Space Agency (EAS). Gedurende zijn 334e en zijn 360e omwenteling om Mars zijn met deze camera opnames gemaakt van de Valles Marineris (Dal van de Mariner). Deze kloof, die meer dan 10 km diep is (dus meer dan zesmaal zo diep als de Grand Canyon!), is vernoemd naar het eerste ruimtevoertuig - de Mariner 9 - die dit gigantische fenomeen fotografeerde (1971).

De bij deze tekst geplaatste foto is opgebouwd uit een mozaïek van foto’s die tijdens de twee genoemde omwentelingen werden gemaakt. Het totale getoonde gebied beslaat een oppervlakte van ca. 300 x 600 = 180.000 km2. Dit grote gebied kan met deze foto’s gedetailleerd worden onderzocht, vanwege de grote resolutie van de HRSC. Zo bedraagt de resolutie van de foto’s uit de 334e omwenteling ongeveer 21 m per pixel, terwijl dat voor de 360e omwenteling ca. 30 m per pixel is. Er komen door deze foto’s dus veel details aan het licht, maar die helpen tot nu toe niet om het ontstaan van deze diepe kloof te begrijpen.

Mogelijk heeft rek in de bovenste korst van Mars geleid tot de scheuren. De bergen die geïsoleerd in de kloof liggen, zouden dan wellicht blokken van de korst kunnen zijn die vanaf de hellingen naar beneden gegleden zijn. Het zou ook kunnen zijn dat er sprake is van een soort 'rift' vorming zoals bij de Oost-Afrikaanse slenk, maar dan op een veel grotere schaal. Een derde hypothese is dat er wellicht grote hoeveelheden ijs onder het oppervlak van de plateaus opgeslagen zijn geweest. Toen dat ijs smolt door hogere temperaturen (mogelijk vulkanische activiteit in de nabijgelegen vulkanische Tharsis-provincie) stroomde het smeltwater weg, waarbij onder het Mars-oppervlak ruimten achterbleven. Het instorten van de 'daken' van deze ruimten zouden zo voor een langgerekte depressie hebben gezorgd, zoals dat op aarde plaatselijk ook gebeurt waar de 'daken' van grotten in een kalksteengebied instorten.

Toen de kloof eenmaal was ontstaan, kon uiteraard aan beide zijden erosie plaatsvinden. Wind en zwaartekracht moeten daarbij nu de hoofdrol spelen, maar in het verleden kunnen ook gletsjers en stromend water hebben bijgedragen. Met de HRSC zijn afschuivingen geconstateerd over meer dan 70 km. De zo gevormde massa’s hebben een ruwe topografie. In de kloof komen echter ook afgeronde heuvels (van 1-2 km hoog) voor, waarvan het ontstaan nog een compleet raadsel is.

Referenties:
  • Anonymus, 2005. Forming the canyon on Mars. Astrobiology Magazine 2005-02-26. www.astrobio.net/news/print.php?sid=1462.

Foto European Space Agency (ESA). illustratiesuggestie: zie bijgevoegde elektronische figuur (Marineris).

550 Microorganismen in barnsteen uit Krijt van Duitsland blijken bacteriën
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

Op de westhelling van de Leitnernase, een heuvel bij het dorp Schliersee in de Beierse Alpen, ligt de enige ontsluiting waarin de zogeheten Schliersee barnsteen wordt aangetroffen. Deze barnsteen, die dateert uit het Cenomaan (99-93 miljoen jaar geleden), heeft inmiddels een grote reputatie opgebouwd vanwege de daarin zeer goed bewaard gebleven microorganismen. Al eerder werd in Geonieuws bericht over amoeben die in deze barnsteen waren gefossiliseerd.


Sterk vertakte draden van Leptotrichites resinatus


Lange keten van individuele cellen

Nu blijkt er ook een bacterie in te zijn gefossiliseerd. Het gaat om een nieuw geslacht (en dus ook om een nieuwe soort). De bacterie, die Leptotricites resinatus is gedoopt, vertoont enige gelijkenis met het recente geslacht Leptothrix, maar verschilt daarvan toch nog zoveel dat niet alleen van een nieuwe soort, maar zelfs van een nieuw geslacht sprake is. Deze bacterie maakt deel uit van een groep microorganismen (prokaryoten) die in zoet water leefden. Fossiele vondsten van prokaryoten uit zoetwaterafzettingen zijn schaars. De meeste komen, net als de huidige vondst, uit barnsteen; sommige vondsten dateren uit het Carboon.

De naam van het geslacht van de nu beschreven fossiele bacterie refereert aan de gelijkenis in vorm met het recente geslacht Leptothrix (leptos = dun; trichos = haar). De soortnaam is gekozen omdat het gevonden exemplaar werd aangetroffen in barnsteen, ofwel 'versteend' hars (het Latijnse woord 'resinatus' betekent 'harsachtig'). De bacterie vormt een soort 'draden' tot ongeveer 2 mm lang, die zich soms vertakken. Dat betekent een aaneenhechting van een groot aantal cellen, want de individuele cellen zijn 1,5-3,5 micron lang en 0,9-1,3 micron in doorsnede. Dergelijke geringe afmetingen maakten nauwkeurige interpretatie lang moeilijk, zo niet onmogelijk. De structuren zijn in het verleden dan ook weliswaar opgemerkt, maar steeds verkeerd geïnterpreteerd, onder meer als blauwwieren (cyanobacteriën), algen en schimmels.

De 'nieuwe' bacterie blijkt geen zeldzaamheid in de Schliersee-barnsteen: hij komt in 2,5% van alle onderzochte monsters (vaak zeer kleine stukjes) voor. Vaak is dat samen met eencellige eukaryoten (waaronder groene microalgen) waarvan bekend is dat die als fytoplankton (plantaardig plankton) leefden. Dat kan met zekerheid worden gesteld, omdat al deze eukaryoten in de barnsteen soorten betreffen die ook recent nog voorkomen. Het leefmilieu van deze gemeenschappen van microorganismen kan niettemin niet met volledige zekerheid worden geïnterpreteerd. Waarschijnlijk gaat het om de natte bast van de harsproducerende bomen, of om holtes in deze bomen, bijv. waar vertakkingen zitten, of onderaan de stam waar de wortels zich uitspreiden. Omdat in tropische en subtropische bossen ook hars op de grond of in plassen terecht kan komen, kan een dergelijk leefmilieu voor de bacterie niet worden uitgesloten. Op basis van het voorkomen van bepaalde amoebensoorten is het zelfs waarschijnlijk dat waterplassen - of wellicht zelfs kleine, ondiepe poelen - het belangrijkste leefmilieu zijn geweest.

Referenties:
  • Schmidt, A.R. & Schäfer, U., 2005. Leptotrichites resinatus new genus and species: a fossil sheathed bacterium in Alpine Cretaceous amber. Journal of Paleontology 79, p. 175-184. (elektronisch verkrijgbaar via BioOne en Geoscience World).

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Alexander Schmidt, Institut für Ökologie, Friedrich-Schiller-Universität, Jena (Duitsland). Met toestemming van Roger Thomas namens het Journal of Paleontology.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl